1. Hintergrundtechnologie
Derzeit werden WIM-Systeme, die auf piezoelektrischen Quarz-Wägesensoren basieren, häufig in Projekten wie der Überlastüberwachung für Brücken und Durchlässe, der Überlastüberwachung außerhalb des Standorts für Straßengüterfahrzeuge und der technologischen Überlastkontrolle eingesetzt. Um jedoch Genauigkeit und Lebensdauer zu gewährleisten, ist bei solchen Projekten eine Rekonstruktion der Zementbetondecke für den Installationsbereich des piezoelektrischen Quarz-Wägesensors mit dem aktuellen Technologiestand erforderlich. Aber in manchen Anwendungsumgebungen, etwa auf Brückendecks oder städtischen Fernstraßen mit starkem Verkehrsaufkommen (wo die Aushärtungszeit des Zements zu lang ist, was eine langfristige Straßensperrung erschwert), sind solche Projekte schwierig umzusetzen.
Der Grund dafür, dass piezoelektrische Quarz-Wägesensoren nicht direkt auf flexiblem Belag installiert werden können, ist: Wie in Abbildung 1 dargestellt, weist die Straßenoberfläche eine relativ starke Senkung auf, wenn das Rad (insbesondere unter schwerer Last) auf dem flexiblen Belag fährt. Wenn man jedoch den Bereich des starren Wägesensors aus piezoelektrischem Quarz erreicht, unterscheiden sich die Absinkeigenschaften des Sensors und des Oberflächenschnittstellenbereichs. Darüber hinaus weist der starre Wägesensor keine horizontale Haftung auf, was dazu führt, dass der Wägesensor schnell bricht und sich von der Fahrbahn löst.
(1-Rad, 2-Wiegesensor, 3-weiche Basisschicht, 4-starre Basisschicht, 5-flexibler Belag, 6-Absenkungsbereich, 7-Schaumstoffpolster)
Aufgrund der unterschiedlichen Setzeigenschaften und der unterschiedlichen Reibungskoeffizienten der Fahrbahn erfahren Fahrzeuge, die den piezoelektrischen Quarz-Wägesensor passieren, starke Vibrationen, die die Gesamtwiegegenauigkeit erheblich beeinträchtigen. Nach längerer Kompression des Fahrzeugs ist die Stelle anfällig für Beschädigungen und Risse, was zu einer Beschädigung des Sensors führen kann.
2. Aktuelle Lösung in diesem Bereich: Sanierung von Zementbetondecken
Aufgrund des Problems, dass piezoelektrische Quarz-Wägesensoren nicht direkt auf der Asphaltdecke installiert werden können, ist die in der Branche vorherrschende Maßnahme die Sanierung der Zementbetondecke für den Installationsbereich der piezoelektrischen Quarz-Wägesensoren. Die allgemeine Sanierungslänge beträgt 6-24 Meter, wobei die Breite der Straßenbreite entspricht.
Obwohl die Rekonstruktion von Zementbetondecken die Festigkeitsanforderungen für die Installation von piezoelektrischen Quarz-Wägesensoren erfüllt und eine lange Lebensdauer gewährleistet, schränken mehrere Probleme ihre breite Verbreitung stark ein, insbesondere:
1) Eine umfangreiche Wiederherstellung der ursprünglichen Fahrbahn durch Zementhärtung erfordert erhebliche Baukosten.
2) Der Wiederaufbau mit Zementbeton erfordert eine extrem lange Bauzeit. Allein die Aushärtezeit von Zementbelägen beträgt 28 Tage (Normanforderung), was zweifellos erhebliche Auswirkungen auf die Verkehrsorganisation hat. Insbesondere in einigen Fällen, in denen WIM-Systeme erforderlich sind, der Verkehrsfluss vor Ort jedoch extrem hoch ist, ist die Projekterstellung oft schwierig.
3) Zerstörung der ursprünglichen Straßenstruktur, die das Erscheinungsbild beeinträchtigt.
4) Plötzliche Änderungen der Reibungskoeffizienten können insbesondere bei Regen zu Schleudererscheinungen führen, die leicht zu Unfällen führen können.
5) Änderungen in der Straßenstruktur verursachen Fahrzeugvibrationen, die die Wiegegenauigkeit in gewissem Maße beeinträchtigen.
6) Auf einigen bestimmten Straßen, wie z. B. Hochbrücken, ist eine Sanierung mit Zementbeton nicht möglich.
7) Derzeit geht im Straßenverkehr der Trend von Weiß zu Schwarz (Umstellung von Zementbelag auf Asphaltbelag). Die aktuelle Lösung geht von Schwarz auf Weiß, was nicht mit den einschlägigen Anforderungen vereinbar ist und Bauteile oft resistent sind.
3. Verbesserter Inhalt des Installationsschemas
Der Zweck dieses Schemas besteht darin, den Mangel an piezoelektrischen Quarz-Wägesensoren zu beheben, die nicht direkt auf Asphaltbetondecken installiert werden können.
Bei diesem Schema wird der piezoelektrische Quarz-Wägesensor direkt auf der starren Basisschicht platziert, wodurch das Problem der langfristigen Inkompatibilität vermieden wird, das durch die direkte Einbettung der starren Sensorstruktur in die flexible Fahrbahn entsteht. Dies verlängert die Lebensdauer erheblich und stellt sicher, dass die Wägegenauigkeit nicht beeinträchtigt wird.
Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, eine Zementbetondecke auf der ursprünglichen Asphaltdecke zu rekonstruieren, wodurch erhebliche Baukosten eingespart und die Bauzeit erheblich verkürzt werden, was eine groß angelegte Werbemaßnahme ermöglicht.
Abbildung 2 ist ein schematisches Diagramm der Struktur mit dem piezoelektrischen Quarz-Wägesensor, der auf der weichen Basisschicht platziert ist.
(1-Rad, 2-Wiegesensor, 3-weiche Basisschicht, 4-starre Basisschicht, 5-flexibler Belag, 6-Absenkungsbereich, 7-Schaumstoffpolster)
4. Schlüsseltechnologien:
1) Vorbehandlungsaushub der Grundstruktur zur Schaffung eines Rekonstruktionsschlitzes mit einer Schlitztiefe von 24–58 cm.
2) Den Boden des Schlitzes nivellieren und Füllmaterial einfüllen. In den Schlitzgrund wird ein festes Verhältnis Quarzsand + Edelstahlsand Epoxidharz eingefüllt, gleichmäßig verfüllt, mit einer Fülltiefe von 2-6 cm und eingeebnet.
3) Gießen der starren Grundschicht und Einbau des Wiegesensors. Gießen Sie die starre Basisschicht und betten Sie den Wägesensor darin ein. Verwenden Sie dazu ein Schaumstoffpolster (0,8–1,2 mm), um die Seiten des Wägesensors von der starren Basisschicht zu trennen. Nachdem sich die starre Basisschicht verfestigt hat, schleifen Sie den Wägesensor und die starre Basisschicht mit einer Schleifmaschine auf die gleiche Ebene. Die starre Basisschicht kann eine starre, halbstarre oder zusammengesetzte Basisschicht sein.
4) Gießen der Oberflächenschicht. Verwenden Sie zum Gießen und Füllen der verbleibenden Höhe des Schlitzes Material, das mit der flexiblen Basisschicht übereinstimmt. Verwenden Sie während des Gießvorgangs eine kleine Verdichtungsmaschine zum langsamen Verdichten, um sicherzustellen, dass die rekonstruierte Oberfläche insgesamt auf gleicher Höhe mit anderen Straßenoberflächen ist. Die flexible Tragschicht ist eine mittelfeine körnige Asphaltdeckschicht.
5) Das Dickenverhältnis der starren Basisschicht zur flexiblen Basisschicht beträgt 20-40:4-18.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.04.2024
